張效祖 牛天武 張蕾，

西安水務（集團）有限責任公司

中國水電顧問集團西北勘測設計研究院

西安辰宮地產公司

 

    金盆水利樞紐工程是西安黑河引水的主水源工程，位于陜西省西安市周至縣境內黑河峪口以上1.5 km處，距省會西安86km，對外交通便利。

 

    該工程屬于二等大（Ⅱ）型水利工程，水庫正常蓄水位594.00m,總庫容2億m3,調節庫容1.774億m3。電站裝機容量20MW,多年平均發電量7308萬kwh。樞紐由攔河壩、泄洪洞、溢洪洞、引水洞、副壩及壩后電站等建筑物組成，是以城市供水為主，兼顧灌溉，結合發電、防洪等綜合利用的水利工程。

 

    攔河壩為130m高的粘土心墻砂礫石壩，河床以砂卵石為主，覆蓋層下基巖為前震旦系寬坪群大震溝組（Anzkd）變質巖，巖性主要為云母石英片巖（se），層理、節理及構造發育，大壩心墻基礎及兩壩肩均進行防滲帷幕灌漿和壩基固結灌漿，設計沿壩軸線布置2排帷幕孔，最大孔深93m，在帷幕孔上下游側各布置2排固結灌漿孔，孔深7-9m。

 

    壩基固結灌漿歷時2年零110天。完成固結灌漿l083孔，質量檢查孔74個，另外完成河床部位因預防抬裂而進行的固結接觸灌漿577孔,固結灌漿進尺12300m。

 

    大壩基礎固結灌漿，設計起至樁號為0+010.00～0+448.32，布置在帷幕孔上、下游兩側，各布置兩排，共四排。排距2.5m，孔距一般為3.Om，遇斷層帶縮小為2.5m。靠近帷幕排孔深一般為9.Om，遠離帷幕排孔深一般為7m，在地質條件復雜的斷層帶部位，孔要加深到一定深度。壩基固結灌漿的合格標準為透水率q≤5Lu。

   

    固結灌漿開始施工前，按照設計要求，采用了孔口封閉法和穩定漿液進行試驗。根據試驗結果，結合該工程引水洞放水塔塔基淺層固結灌漿情況，對原設計方案進行了修改,依照高程不同分為上、下游各一排、二排、三排，排距1.7m，孔距2.0m。

   

    按照變更后的設計，施工剛開始，河床基坑段發現部分砼蓋板有抬動和裂縫產生的現象，對此及時采取地毯式灌漿措施，即增加砼與基巖接觸部位的灌漿，灌漿孔位于兩固結孔中間（平行壩軸線），孔深為深入基巖2m，同時采取固結灌漿先集中灌第一段的措施。

 

    3.施工方案

    0+010.00～0+114.25段地勢比較陡，坡比為1:0.787，采用分層搭設滿堂鋼管平臺架的方案，將地質鉆機以及灌漿泵、漿液攪拌機安裝在平臺架上進行鉆孔灌漿旋工。0+114.25～0+276.50段地勢比較平緩，一部分灌漿孔將地質鉆機安裝在簡易施工平臺上，用倒鏈順坡拖動來完成鉆孔作業，平坦部位直接將鉆機安放在砼蓋板上進行作業，少部分孔采用LM-500C露天鉆造孔。0+276.50～0+448.32段地勢相對較緩，旋工中采用了滑動式臺車方案，鋪設軌道，將滑動式臺車安裝在軌道上，地質鉆機以及灌漿泵、漿液攪拌機安裝在臺車上完成鉆孔灌漿施工。制漿采用集中制漿的方案，即在施工區附近建立集中制漿站，用ZJ-400或ZJ-800型高速制漿機制漿，SGB6-10灌漿泵輸漿至施工區。灌漿采用JJS-2B'型漿液攪拌機配合，SGB6-10灌漿泵進行灌注。

 

    3.2 施工原則

    同一地段，固結灌漿先于帷幕灌漿，并遵循逐漸加密的原則進行施工。即先外排后內排，同一排分兩序施工，單數為一序，雙數為二序。

 

    3.3 灌漿試驗

    0+318.5～0+366.0段采用“孔口封閉灌漿法”并使用穩定漿液進行了生產性灌漿試驗。但質量檢查孔壓水試驗結果顯示未能滿足設計合格標準。考慮工期較緊，經專題會議研究，決定仍然按原來的多比級純水泥漿液進行灌注，灌注方法維持原膠球阻塞法。

 

    3.4 施工過程

    鉆孔：嚴格按設計圖紙的孔位和孔深鉆孔，部分孔按照現場監理工程師要求進行了加深。用地質鉆機施工的孔開孔孔徑91mm～llOmm，終孔孔徑75mm-91mm，用露天鉆施工的孔孔徑為76mm。

 

    壓水試驗：選取5%的孔在灌漿前自上而下逐段做單點法壓水試驗，其它孔自上而下灌漿的各段及自下而上灌漿的孔底段均做簡易壓水試驗。

    灌漿：采用自上而下分段灌漿或綜合灌漿法進行旋工。灌漿方式為循環式。

    灌漿材料：灌漿用水泥為秦嶺52.5R水泥，灌漿用水為國家三類標準的黑河水。

    灌漿分段及壓力：第一段深入基巖1.5m，為接觸部位灌漿，灌漿時膠塞卡在基巖面以上0.5m處，灌漿壓力為0.3MPa，灌漿結束后待凝時間不少于24小時。第二段直到孔底，灌漿壓力隨后改為0.5MPa。穿過斷層的孔較深，一般分為三段或更多段，第一段仍為深入基巖1.5m。灌漿壓力按照段次分別為：0.3MPa, 0.5MPa, 0.8MPa，l.OMPa，四段以后各段，灌漿壓力維持l.OMPa不變。

 

    漿液濃度：施工中采用的水灰比為：3：1、2：1、1：1、0.8：1、0.6：1、0.5:1，開灌水灰比為3:1，部分孔灌漿時添加減水劑以增加漿液的流動。施工中，漿液的濃度采用經率定合格的泥漿比重計進行測量、控制。

 

    漿液計量：采用鋼板尺在攪拌筒內人工量測的辦法進行漿液的計量。

    特殊情況處理：灌漿過程中，對冒漿現象采用了低壓、濃漿、封堵、間歇灌漿等技術措施。對注入量大，灌漿難于結束的孔段，采用了低壓、濃漿、限流、限量等技術措施。

 

    灌漿結束標準：在設計規定的壓力下，當注入率不大于0.4L/min時，再繼續灌注30min，結束灌漿。

    復灌：按照規定，對注入量較大的孔段，在全孔灌漿結束后，鉆開水泥結石，重新再灌一次漿。

    封孔；復灌或灌漿結束，再次鉆開水泥結石，直到孔底，對全孔進行置換和壓力灌漿封孔。對混凝土段，采用干硬性水泥砂漿封填密實，孔口二次抹平。

    3.5 質量檢查

    每一區段灌漿結束，即填寫好單孔成果表，并繪制好平面圖、綜合剖面圖，及時送設計和監理單位定出該段檢查孔。檢查孔的數量一般控制為灌漿孔總數的5%，在該部位灌漿結束5d后進行檢查。檢查孔壓水試驗的壓力按設計要求進行。

    3.6 封孔質量檢查

    依照現場監理工程師要求，在T183孔封孔后，對封孔質量進行了檢查。結果發現所提取的封孔水泥柱致密堅硬，壓水試驗透水率q<5Lu，符合質量要求。

    3.7 取巖芯

    按照規定，對部分質量檢查孔取巖芯。

    3.8 聲波測試

    對部分壓水試驗孔和檢查孔進行了聲波測試。

    3.9 抬動變形觀測

    在河床段和試驗段，依據設計通知，鉆抬動觀測孔，布置觀測點，對灌漿過程中的砼蓋板變形情況進行監測。

 

    4.1 質量檢查

    檢查方法：逐段做單點法壓水試驗。對部分孔除做單點壓水以外還進行了聲波測試。

    檢查孔布置：在砼塊劃分單元，按照DL5148-2001《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》進行布置，固結灌漿孔總數1083個，布置74個介質量檢查孔，為灌漿孔總數的6.8%，孔數符合規范要求。

    4.2質量評定

    灌漿前后縱波測試對比情況見表1

表1    灌漿前后縱波測試對比表

    從表中可看出，縱波波速提高幅度較大，灌漿效果是顯著的。

    壩基固結灌漿I序孔水泥單位注入量為213.4Kg/m，II序孔水泥單位注入量為107.7Kg/m，遞減率為49.5%，符合隨孔序加密耗料量減小的正常規律，說明灌漿效果顯著，見表2

表2      固結灌漿分序統計表

    從每個單元情況看，II序孔水泥單位注入量普遍比I序孔小。35個單元中，有2個單元II序孔水泥單位注入量比I序孔稍大，其余33個單元均符合遞減規律。

 

    質量評定標準：按照DL5148-2001《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》及設計規定，固結灌漿質量檢查宜采用壓水試驗的方法．檢查孔合格的標準為q≤5Lu。孔段合格率應在80%以上，其余孔段的指標值，不應超過設計所規定的50%且不集中，即可認為合格。

    檢查結果：通過74個質量檢查孔192段壓水試驗資料分析，平均透水率q=2.2Lu，最大透水率q=4.7Lu，最小透水率q=0.1Lu。

工程質量評定結果：經監理工程師評定，35個單元工程，全部為優良，優良率為100%。

 

    金盆水利樞紐工程自2002年蓄水運行以來，壩體滲流、沉降變形已基本穩定，滲漏量和變形量均在設計控制范圍之內，特別經受了2003年8月洪水和2008年的汶川大地震影響考驗，目前均未發現異常現象，證明攔河壩壩基固結灌漿質量符合設計標準，質量達到優良等級。該工程為西安市創造了較大的社會效益和經濟效益，在同類型的工程中具有一定的借鑒意義。

 

張效祖，陜西渭南人，1972年7月出生，工程師、大學文化，水利水電工程建筑專業，現就職于西安水務（集團）有限責任公司。電話：13992853783，地址：西安市曲江雁南路300-9號A座西安水務集團，郵編：710061，郵箱：517165915@qq.com

牛天武，甘肅慶陽人，1972年出生，高級工程師、大學文化，水利水電工程建筑專業，現就職于中國水電顧問集團西北勘測設計研究院。

張蕾，陜西渭南人，1973年8月出生，工程師、大專文化，水利水電工程建筑專業，現就職于西安辰宮地產公司。

 

 

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)